压裂酸化技术

2、酸化的机理简述：
分为孔隙酸化和前置液压裂酸化两种。 空隙酸化是以低于油层破裂压力的速度，向 井筒中泵注酸液。进入地层孔隙或天然裂缝 中的酸能溶解地层矿物及钻井或修井作业时， 漏入地层的泥浆等外来物质，使油层解除污 染堵塞，恢复原有的渗透率，从而达到增产 的目的。这种酸化一般称为常规酸化，又称 孔隙酸化，酸与地层中岩石化学反应式是：
现场应用该封隔器 11 口井，与原 Y341—114 压裂封隔器相比， 具有如下优点：
1.压裂后不动管柱用原压裂管柱排液求产，同时还可以用该管柱 直接测压后井温剖面，节省了起下一次管柱的费用；
2.改善了压裂井工人顶喷起下的作业环境，大大降低了工人的劳 动强度，减少了环境污染程度，符合 HSE 标准； 3.压裂后压力液放喷量计量准确，使起压裂管柱无法计量放喷量 成为历史； 4.压裂后排液比以前更及时、更准确，大大缩短了试油周期；
压裂液的选择：在压裂过程种，由开始施工到施工结 束，所有通过压裂设备向井筒中高压泵入的各个阶段 的液体通称为压裂工作液。其所泵注的液体按其作用 不同，可分为酸液、前垫液、预前置液、前置液、携 砂液、顶替液六种液体。具体情况见下表
压裂液的组成对照表
压裂液
酸液 前垫液
成分
5%浓度的盐酸 防膨剂
作用
用量
常规试油
--压裂酸化
首先让我们来了解下压裂的现场
液 罐 车 压裂管汇 砂 罐 车 砂 罐 车
混 砂 车
压 裂 泵 车 压 裂 泵 车 压 裂 泵 车
液 罐 车
液 罐 车
液 罐 车
压裂管线
液氮泵车
压裂井口
放空管线
压 裂 泵 车
压 裂 泵 车
压 裂 泵 车
液 罐 车
液 液 液 罐 罐 罐 车 车 车
压单 裂层 油层 管封 柱隔 示器 水力锚 意分 图层
油管
油层
安全接头 封隔器
喷砂器
压裂层
压裂层
压裂工艺技术介绍
油管
压双 油层 裂级 管封 柱隔 示器 封隔器 意分 图层
油层
水力锚
导压喷砂器 压裂层
球座
油层
油层
压裂工艺技术介绍
2、多裂缝压裂技术： 在施工时利用高强度暂堵剂把已压开的层段进行暂时 封堵后，再进行其它层的压裂，一趟管柱可以压开3-4个层 段，层可形成2-3条裂缝，适用于油层多，隔层小，固井质 量差，高密度射孔的井。
与堵球配合清洗射 油层孔隙体积的3-5倍 孔孔眼 用于水敏性地层
此工序可根据情况省 略
冻胶前置液的1/3， 2000m内的浅井可省略。
预前置液
未胶联的原胶
冷却地层，预造缝
前置液
冻胶液
压开地层，冷却地 保持裂缝效率在80%层，延伸裂缝 90%来计算用量。 携砂入裂缝，铺设 根据压裂设计要求， 高导流能力的砂床 主要是看缝长的需要 将携砂液顶入裂缝 按井筒容积计算不超 过井筒容积
压裂施工现场车辆配置图
用来记录压裂施工情况的曲线信息
前言 通过对压裂现场的认识，使水力压裂工艺在 我们头脑中有了个初步的感性认识。接下来我们 看看压裂在油田勘探过程中的意义。在油田勘探 工作中，压裂酸化是对油层进行解堵与改造，恢 复或提高油层导流能力的有效措施之一，在油田 开发工作中，起着重要的作用。 试采公司年平均试油生产任务达到250层以上， 其中压裂的井占到了一定的比例，而且呈逐年增 加的趋势，由此可见压裂在试油任务中的重要性。 通过这一章节的学习，使我们对常规试油进一 步的了解，本章节通过压裂现场的了解、压裂的 机理、压裂液的认识、压裂的工序、以及井口 的 组装和资料的录取几方面来学习。
需要录取的压裂资料：
施工日期 压 裂 管 柱 结 构 砂 粒类型和直 径 排量 压入地层总液量
压裂层位 压裂方式 含砂比 (%) 破 裂 压力
射孔井段 压裂时间 加砂总量 压入液量
瞬停泵压力 施工简况
习题： 1、请画出标准压裂管柱图。 2、压裂液的组成。 3、简述不动管柱压裂的优点。
4、压裂施工中应录取哪些资料。
水力锚
隔环 胶筒
卸压机构
锥体
卡瓦 磨擦块
CS-1 封隔器解封时很简单，既是提拉管柱。如果条件允 许，在解封前加大环形空间与油管柱压力之差，以迫使水力 锚球齿回缩，这可以大大降低解封的拉力，减少球齿的磨损。 换位机构 重新座封封隔器，则只需朝相反方向（左对左旋，右对右旋） 旋转并提拉，工具自动转入运行状态。工具可按要求重新座 封在任何希望的位置
5、列举出5种压裂工艺技术。
压裂工艺技术介绍
CO2压裂流程示意图
污水池
旋塞阀 炮弹闸门
此处用2m短节连接 12mm减压阀
百度文库
88.9mm外加厚油管
73mm外加厚油管 地锚桩
6mm减压阀
油压表
水力压裂管汇
“人”型三通
井口
CO2泵车组
“T”型三通 油管距离大于20m，用大小头与CO2泵车组单向阀连接
采用两套放空管线，保证放空时因气体膨胀吸热，万一带减压阀放空管线内液体冻堵后，用另外一条管线放 空。
5.由于采用该压裂管柱放喷排液及求产，封隔器始终处于座封状 态，压裂砂无法窜到封隔器以上。所以能有效地预防压裂砂卡事 故的发生； 6.对于自喷能力较强的油、气井，无需压井后起管柱，避免了对 地层的再次污染，起到了保护油气层的目的。
携砂液
冻胶液 2%KCl无机盐防膨 剂
顶替液
压裂的施工工序
通洗井 射孔 测压前微差井温 下压裂管柱
下通洗井管柱底部带118通径规 清水压井
组装井口 循环 试压 替挤 试挤 关井扩散 压裂
压裂
加砂 起压裂管柱 测压后微差井温 防止砂卡 24小时内
压裂工艺技术介绍 1、图中所标注尺寸为大约距离，现场可根据 实际情况适当调整。 2、现场所用短节、变扣、大小头、油壬可根据 实际情况适当调整。
CQ-1200型压裂井口，该井口可承压117.6MPa。
压裂标准管柱图
安全接头
水力锚×2 封隔器
压裂井段
导压喷砂器 封隔器
丝堵 人工井底
井下工具
1、封隔器的作用： 在压裂施工中，封隔器可以 隔绝油管与油套环型空间之间的流体流动和压力 传递，起到保护套管、封隔非压裂层段的作用。 2、水力锚的作用：用于压裂时固定管柱。 其原理为：压裂时从油管内加液压，在液压 的作用下压缩内外压簧，推向锚爪到套管内壁， 并卡牢在内壁上，起到了固定压裂管柱的作用。 放掉油管压力后，锚爪在内外压簧的弹力作用下 离开套管内壁，恢复到原来的位置。
酸与地层中岩石化学反应式
盐酸与碳酸盐反应式： 2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2 4HCl+CaMg(CO3)2=CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2 氢氟酸与二氧化硅反应式：
SiO2+HF----SiF4+2H2O
SiF4+2HF----H2SiF4
氢氟酸与硅酸盐（长石或黏土）化学反应式： Na4SiO4+8HF---SiF4+4NaF+2H2O 2NaF+SiF4---Na2SiF6 2HF+SiF4----H2SiF6
油管及防油布
压裂 管汇
1根油管10m
井口
3×3m 防溢池 计量套池
井架 底座
传输泵 5×2m
作 业 机
油嘴三通
图1 普通压裂地面流程图
计量 大罐
井口装置
1、作用
井口装置的作用在于联接地面压裂车组预井筒内的油套管 柱，使压裂车泵出的流体通过井口沿井下管柱泵入地层。 因此，井口装置的承压能力影响泵注排量与地面压力极限 的选择与确定 2、井口装置选择 1）对于浅井或破裂压力较低的井，可直接使用常规采油树 作为压裂井口。一般，这种井口可承压24.5MPa。 2）如果预期的地面压力大于井口的额定压力，则应根据地 面压力选用如下压裂井口： CQ-350型压裂井口，该井口承压34.3MPa CQ-600型压裂井口，该井可承压58.8MPa。
中心管
1、CS-1封隔器结构 2、原理
CS-1 封隔器内设有旁通阀，封隔器下井时旁通 阀处于开启状态，环空的井液循环可顺利通过封隔 器。同时水力锚球齿处于后缩位置，减少了球齿与套 管壁之间可能的磨损。 CS-1 封隔器座封时，通过右旋（对右旋工具）或左旋 （对左旋工具）油管 3/4 圈，然后加一座封力来实现。座 封重量加在工具上之后，旁通阀密封圈起作用，将旁通阀 自动关闭，而且压缩封隔器胶筒使之座封。一旦封隔器座 封，环形空间上下部分被分隔，唯一的通道只有油管柱。
压裂酸化的选井 “油层是基础，选层是关键”压裂酸化选井按油井类型分 为生产井和探井二种，其选井条件是： 1、油层要有充足的油气储量：油层厚度、空隙度、含油 饱和度、供油面积尽可能大一些。 2、油层要有 一定的能量和注水井连通。
3、根据油井历史，对油井低产、减产原因分析清楚。
探井的选井条件：探井测试结果与电测、钻井录井资料不 符者，应考虑酸化或压裂改造，重新认识油层真实面貌。
3、限流法压裂技术：
压裂前通过低密度射孔、压裂时大排量供液，形成足 够的炮眼磨阻，实现一次压裂对最多 5 个破裂压力相近的 油层进行改造，适用于油层多，隔层小，渗透率低，可以 定点低密度射孔的井压裂，增产效果显著。
压裂工艺技术介绍
4、CO2压裂技术： 把液态 CO2 和水基压裂液形成的混合物泵入井内和地层 中，实现压裂达达增产增注的目的，其压裂液具有残渣，返 排率高，返排及时，滤失小和弱酸解堵的特点，减少对地层 的伤害。适用于低渗透、致密层的油气井的改造。流程图 5、不动压裂管柱直接求产工艺技术： 用 CS － 1 封隔器将压裂层隔开，压裂后不动管柱可以测 井温、直接求产。具有节约时间、劳动强度低、成本低等特 点，适用于最下一层或单井单层的压裂。下面对cs-1 封隔器 做下简要的介绍。
1、水力压裂的原理： 油层水力压裂是对油气层进行改造的一种增 产技术。它的基本原理是：在地面用高压压裂泵 车，以高于储层吸入的速度，从套管或油管向井 内注入压裂液，这样高的注入速度，使井筒内压 力增高，一直达到克服地层的地应力和岩石张力 强度。岩石开始破裂，形成一条裂缝，继续不断 地注入压裂液，使裂缝进一步延伸并扩大，为了 在停泵后不闭合，使裂缝获得高的导流能力，随 着压裂液同时注入大颗粒的固体支撑剂（天然石 英砂或人造陶粒砂）并使之支撑在裂缝里，来保 持裂缝内高的裂缝渗透率。从而扩大了油井的有 效井径，减小了油气流进井底的阻力，提高油井 的产量。
压裂工艺技术介绍
6、清洁液压裂技术： 清洁压裂液是一种粘弹性的表面活性剂与盐 水的混和物。它一般不需要交联剂和破胶剂，其 成胶与破胶机理是：当在盐水中加入表面活性剂 时，表面活性剂的分子聚合成疏水基和亲水基的 微胞结构，当表面活性剂的浓度超过临界浓度， 微胞便纠缠在一起，阻止液体流动，这种作用增 加粘度，从而达到携砂的目的。当清洁压裂液与 烃接触或被地层水稀释，都可破坏微胞结构，液 体因微胞不再纠缠一起而快速失去粘度。
压裂工艺技术介绍
压裂工艺技术是影响压裂增产效 果的一个重要因素。对于不同特点的 油气层，必须采用与之相适应的工艺 技术，才能保证压裂设计的顺利执行 和取得较好的增产效果。
1 、常规压裂技术：用封隔器把要压裂的 层段进行隔开，进行单层或上提多层压裂， 这项技术适用于夹层厚，固井质量好的井。
压裂工艺技术介绍
前置液压裂酸化：前置液压裂酸化是以高于 油层破裂压力的速度，先向井筒中泵注冻胶 液体，在处理层段形成裂缝，而后泵入酸液。 在裂缝内酸液比冻胶前置液密度大时，酸液 向下沉淀，可酸蚀下部油层；酸液与冻胶前 置液密度相等，粘度不同时，酸液在冻胶前 置液中形成指进将地层酸蚀成沟槽。酸化后， 这些沟槽仍然保持张开具有足够导流能力及 足够长度的裂缝，扩大了油井有效井径，减 小了油流入井底的阻力，从而达到提高油井 产量的目的。